文档介绍：第七章特性仿真与优化设计
耿英三
西安交通大学
8/13/2018
0
Xi'an Jiaotong University
第一节电器及成套电器的仿真分析
电磁场电磁特性
电场绝缘耐压
温度场发热
气流场电弧等离子体
应力场机械强度校和
机构动力学机构运动及传动
理论基础:图形技术、数据库、有限元、多体动力学
国内推广应用:西安高压电器研究所
常熟开关制造有限公司等等。
8/13/2018
1
Xi'an Jiaotong University
常用的计算机辅助设计与仿真软件
商用辅助设计软件
AUTOCAD; UG、 Pro-E等
常用的有限元仿真分析软件
ANSYS软件; AnSoft软件;
多体动力学仿真分析软件ADAMS
Fluent、Phoenics流场分析软件
高速印刷线路板信号分析软件SimLab
与集成电路辅助设计软件
8/13/2018
2
Xi'an Jiaotong University
第二节非线性规划与优化设计
优化设计: 在满足给定技术要求下,达到预定目标的最优设计方案
变压器输出功率,变比
原边电压、电流、温升…
电磁铁 F, τ
F, τ= f(x1,x2…xn)
W,C,V= f(x1,x2…xn)设计变量的最佳组合
设计变量
几何参数尺寸
物理参数 B,IN
8/13/2018
3
Xi'an Jiaotong University
数学模型
优化设计数学模型
Min f(x1,x2…xn) 目标函数
约束条件 qi(x1,x2…xn)=0 i=1,2….s
pi(x1,x2…xn)<0 i=1,2….s
数学规划
在约束条件下求目标函数极值问题
非线性规划
在目标函数或约束条件中至少有一个非线性函数
8/13/2018
4
Xi'an Jiaotong University
数学模型
ABB应用仿真仿真ANSYS
和优化设计
开关柜ZS1 最优化
用列向量表示 n 维变量
n个变量称n维最优化问题,n增大问题越复杂
几何意义:一个设计方案, 列向量 X
求解:在n维空间中寻求最优解(点)
X * 最优解
f( X* ) 目标函数最优值
8/13/2018
5
Xi'an Jiaotong University
几个概念
可行点--满足约束条件的点或向量
可行域--可行点的集合
m--无约束最优点
d--带约束最优点
局部优化与全局优化
计算方法
无约束最优→带约束最优
8/13/2018
6
Xi'an Jiaotong University
第三节无约束最优化方法
无约束最优化方法: 经典法
函数极值必要条件:一阶导数=0
二阶导数决定极大、极小
问题:1、非线性方程,求解难,特别n大时
2、若无解析表达式,无法求
8/13/2018
7
Xi'an Jiaotong University
无约束最优化方法——搜索法
搜索法:在n 维空间逐步(点)搜索(迭代)
确定和
1、解析法用f(x) 一阶或二阶导数 P
2、直接法函数值 P
8/13/2018
8
Xi'an Jiaotong University
梯度法
一个函数的梯度方向函数值变化最大
求Min用负梯度方向
负梯度方向
8/13/2018
9
Xi'an Jiaotong University